鋼鐵企業(yè)鐵路最小半徑的選擇

閆耀峰

摘要：近年來(lái)，隨著鋼鐵企業(yè)升級(jí)改造，以及用地的日益緊張，鐵路曲線半徑問(wèn)題在鋼鐵企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)中顯得尤為重要。文章論述了鋼鐵企業(yè)鐵路改造設(shè)計(jì)中，頻繁面對(duì)的準(zhǔn)軌鐵路最小半徑選擇的理論依據(jù)，同時(shí)給出了相應(yīng)的工程技術(shù)措施，以及在設(shè)計(jì)與生產(chǎn)管理中應(yīng)側(cè)重注意的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：最小半徑；鐵路；曲線；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：U216.42 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A 文章編號(hào)：1001-828X（2016）007-0000-01

一、研究的背景

鋼鐵企業(yè)準(zhǔn)軌鐵路曲線半徑選擇的是否合理，對(duì)于改善線路質(zhì)量，提高行車(chē)速度，延長(zhǎng)鋼軌和機(jī)車(chē)車(chē)輛的使用壽命，降低工程造價(jià)，節(jié)約工程投資，滿足鋼鐵企業(yè)工藝流程和生產(chǎn)要求均有非常重要的意義?，F(xiàn)就對(duì)準(zhǔn)軌鐵路最小半徑選擇的指導(dǎo)因素作如下闡述，以更好更明確的指導(dǎo)以后的鋼鐵企業(yè)鐵路設(shè)計(jì)。

二、研究的意義

在廠內(nèi)鐵路上選擇大半徑曲線的優(yōu)點(diǎn)是：曲度小，線路平順，行車(chē)的條件好，同時(shí)會(huì)減少線路鋪設(shè)長(zhǎng)度。此外采用大半徑曲線的缺點(diǎn)是：常使車(chē)間距離增大，擴(kuò)大廠區(qū)用地面積，在場(chǎng)地受限的情況下很難實(shí)現(xiàn)；相比較而言，選擇小半徑曲線的缺點(diǎn)是：曲度大，行車(chē)速度較低，增加了線路鋪設(shè)長(zhǎng)度，增加了鋼軌與機(jī)車(chē)車(chē)輛的磨耗，使機(jī)車(chē)的粘著系數(shù)減小，機(jī)車(chē)一般也只能選小型的，機(jī)車(chē)牽引重量不大。優(yōu)點(diǎn)是：可以使各車(chē)間廠房布置緊湊，節(jié)約用地，使得鐵路對(duì)場(chǎng)地的適應(yīng)性加強(qiáng)。鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)鐵路主要服務(wù)于內(nèi)部生產(chǎn)流程中原燃材料、成品、半成品以及廢物的傳遞與輸送，種類(lèi)多、品種雜，一般運(yùn)量較小、速度慢、運(yùn)輸復(fù)雜、倒調(diào)頻繁，既有熱運(yùn)，又有冷運(yùn)，因此在鋼鐵企業(yè)廠內(nèi)鐵路設(shè)計(jì)中，如何確定Rmin就顯得很重要。

三、影響Rmin確定的主要因素

1.行車(chē)速度

列車(chē)在曲線上行使時(shí)，由于離心力作用，即使外軌超高已達(dá)最大超高數(shù)值，列車(chē)仍會(huì)有未被平衡的離心力，這部分未被平衡的離心力就由外軌所允許的超負(fù)荷來(lái)承擔(dān)，這就必須限制行車(chē)速度。當(dāng)最大超高度為150mm，未被平衡的離心力最大容許到列車(chē)的5%時(shí)，容許最大速度為：Vmax=4.36km/h

2.鋼軌與機(jī)車(chē)車(chē)輛的磨耗

列車(chē)行駛于曲線上時(shí)，外輪輪緣擠壓外軌頭內(nèi)側(cè)，產(chǎn)生摩擦。而且車(chē)輪在鋼軌上有滑動(dòng)，因而使鋼軌與輪箍的磨耗增加。半徑越小，磨耗越嚴(yán)重。據(jù)我國(guó)一些鐵路局的調(diào)查統(tǒng)計(jì)資料顯示，R<400m，鋼軌磨耗嚴(yán)重；R>800m，鋼軌磨耗顯著減?。籖>1200m時(shí)與直線差別不大。

3.鐵路上部構(gòu)造的強(qiáng)弱

曲線半徑R的大小將決定線路鐵路上部構(gòu)造的數(shù)量和設(shè)備的強(qiáng)弱。在R小的曲線上，由于列車(chē)行使時(shí)的離心力大，車(chē)輪對(duì)外軌的橫向推力增加，為了防止軌道移動(dòng)，需要加強(qiáng)軌道構(gòu)造，如加厚道床、增加軌枕數(shù)量、加設(shè)軌撐（或軌距桿）等。這就加大了工程費(fèi)用，也增加了日后維修工作量。

4.機(jī)車(chē)粘著系數(shù)的大小

隨著曲線半徑R的減小，機(jī)車(chē)動(dòng)輪與鋼軌間產(chǎn)生滑動(dòng)，使機(jī)車(chē)粘著系數(shù)亦降低，降低的百分?jǐn)?shù)隨半徑的減小而增大。機(jī)車(chē)粘著系數(shù)亦降低，最終使機(jī)車(chē)的粘著牽引力減小，使得列車(chē)的牽引重量降低。當(dāng)R≤400m時(shí)，粘著系數(shù)的降低顯著。

5.曲線軌距的加寬值

在曲線地段，為了使機(jī)車(chē)車(chē)輛能安全順利通過(guò)曲線，軌距需要加寬，加寬值的大小與曲線半徑R、機(jī)車(chē)車(chē)輛的固定軸距和行車(chē)車(chē)速有關(guān)。由于機(jī)車(chē)車(chē)輛的固定軸距是一定值，為了保證機(jī)車(chē)車(chē)輛不掉道，《冶金企業(yè)鐵路技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定了最大加寬值為25mm。為了行車(chē)的安全，在曲線半徑R小于120m時(shí)，還需要設(shè)置護(hù)輪軌。

6.總平面布置

不同的鋼鐵企業(yè)，總平面布置形式和現(xiàn)狀條件也不盡相同。總平面布置是影響全局工藝流程方案的重要因素，而各個(gè)工藝車(chē)間之間是有機(jī)的聯(lián)系在一起的。只有綜合各種因素才能設(shè)計(jì)出好的或是可行的總平面布置，尤其是在一些改造項(xiàng)目中或現(xiàn)狀條件受限制的情況下，還要考慮到不影響現(xiàn)有建構(gòu)筑物和生產(chǎn)設(shè)施的情況下，Rmin的選擇應(yīng)服從整體方案的要求。

7.地形地貌

鋼鐵企業(yè)所選場(chǎng)地的地形地貌亦是決定Rmin的重要因素。平原地區(qū)的地形地貌比較簡(jiǎn)單，可以選用較大的Rmin。山丘地區(qū)的地形地貌比較復(fù)雜，可以選用較小的Rmin，以縮小廠區(qū)用地，減少工程數(shù)量，降低工程費(fèi)用，節(jié)約投資。

8.特種運(yùn)輸

鋼鐵企業(yè)在其內(nèi)部運(yùn)輸中有其特種車(chē)輛和特殊貨物的運(yùn)輸，如熱渣、鐵水、熱坯等的熱運(yùn)貨物都屬此類(lèi)運(yùn)輸。這種運(yùn)輸?shù)蔫F路技術(shù)條件，往往受到生產(chǎn)工藝布置和場(chǎng)地條件的限制，我們?cè)谶x定其Rmin時(shí)，也應(yīng)考慮這些因素。

9.遠(yuǎn)景規(guī)劃

任何一個(gè)鋼鐵企業(yè)都有發(fā)展規(guī)劃。隨著新技術(shù)、新工藝的不斷提高，企業(yè)的技術(shù)改造也在不斷的進(jìn)行。因此，在采用鐵路最小半徑時(shí)，也要適當(dāng)綜合考慮近期使用和遠(yuǎn)景規(guī)劃，慎重確定，為企業(yè)的改建擴(kuò)建留有改造余地。

四、實(shí)際應(yīng)用情況

目前，我國(guó)鋼鐵企業(yè)規(guī)定鐵路線路的最小曲線半徑一般不得小于150m。在特別困難的地段，且固定使用機(jī)車(chē)軸距小于3500mm時(shí)，曲線半徑可采用120m。

五、結(jié)論

在一般的鐵路線路設(shè)計(jì)中，我們并不鼓勵(lì)采用非常規(guī)的特小半徑曲線，畢竟曲線半徑越小，帶來(lái)的不利因素就越多越顯著。在非困難地段，尤其是在新建鋼鐵企業(yè)的鐵路設(shè)計(jì)中，我們的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能的使線路平順，選用Rmin≥200m更為合理，以適應(yīng)日后企業(yè)改建擴(kuò)建中留有鐵路線路改造的余地。在困難地段，可選用Rmin=150m，以適應(yīng)場(chǎng)地和現(xiàn)狀的要求。在特別困難地段，如不采用更小半徑時(shí)，就會(huì)使工藝流程和總體方案無(wú)法成立，Rmin可根據(jù)實(shí)際情況采用120m、100m、80m等。

隨著機(jī)車(chē)車(chē)輛技術(shù)的不斷發(fā)展，會(huì)使得小半徑曲線的某些缺點(diǎn)變的并不突出，相信未來(lái)的機(jī)車(chē)車(chē)輛能夠更好的適應(yīng)在小半徑曲線上行使。當(dāng)然，在注意到一種主要傾向的時(shí)候，也要注意可能掩蓋著的另一種傾向。我們?cè)谶x用小半徑時(shí)，也必須注意工廠產(chǎn)量運(yùn)量的增長(zhǎng)，要充分保證生產(chǎn)發(fā)展的需要?？傊钚∏€半徑是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)因素，應(yīng)該在充分調(diào)查研究與分析比較的基礎(chǔ)上進(jìn)行慎重選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐵路軌道強(qiáng)度檢算法.中華人民共和國(guó)鐵道部標(biāo)準(zhǔn)TB2034-88.

[2]趙曉光，編著.工業(yè)鐵路線路.陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1996.